米乐m6官方网站[理事长中钵良二]（以下简称“AIST”）智能系统研究部[研究总监 Yoshihiro Kawai] 人形研究小组研究小组组长 Fumio Kanehiro、高级首席研究员 Kenji Kaneko、首席研究员 Ken Sakaguchi 等人开发了 HRP-5P，这是一款原型人形机器人，旨在自主替代人类从事重体力劳动和在危险环境中工作。
HRP-5PHRP系列HRP系列中体能最高的。通过配备由环境测量和物体识别技术、全身运动规划和控制技术、任务描述和执行管理技术以及高可靠系统化技术组成的机器人智能，我们实现了石膏板施工这一建筑工地典型的重体力劳动任务的自主执行。通过利用HRP-5P作为产学合作的开发平台，预计将加速人形机器人在建筑工地以及飞机、船舶等大型结构装配中的实际应用的研发。
此次开发的部分技术将在10月1日至5日在西班牙马德里举行的IEEE/RSJ国际智能机器人与系统会议（IROS 2018）上进行展示。 2018年世界机器人博览会也将于10月17日至21日在东京国际展示场（东京都江东区）举办静态展览。
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| HRP-5P的外观（左）和约13公斤的面板运输（右） |
随着少子化和人口老龄化，预计建筑业等许多行业未来将面临严重的劳动力短缺，迫切需要利用机器人技术来解决这一问题。此外，在建筑工地以及飞机和船舶组装等大型结构的组装现场，工人从事危险且繁重的劳动，希望机器人技术能够取代这些任务。然而，在这些大型结构的装配现场，很难创造适合机器人的工作环境，机器人的引进也没有进展。仿人机器人具有与人类相似的身体结构，因此可以在不改变工作环境的情况下替代人类的任务，将其从繁重的劳动中解放出来。
AIST 与川田工业株式会社（现川田机器人株式会社）等多家私营公司合作开发了 HRP 系列，并一直致力于开发实际应用的基础技术。 HRP-2可以两条腿行走、躺下和起身、在泥泞道路上行走，而HRP-3则可以在湿滑路面上行走并通过遥控拧紧桥梁螺栓。 AIST自2011年以来一直在进行灾难响应类人机器人的研究，通过改进HRP-2的物理能力（肢体长度、运动范围、关节输出等），HRP-2已经能够执行半自主任务，例如在崎岖地形上行走和基于环境的三维测量来转动阀门。然而，它们缺乏执行石膏板墙施工等重体力劳动的体能，而且关节数量和关节活动范围不足以模拟复杂环境下的人体运动。因此，AIST决定开发人形机器人HRP-5P，其具有可以代替人类繁重劳动的身体能力。
HRP-5P继承了HRP系列的开发技术，并利用了本田技研工业株式会社的专利权
本次开发的一部分是受新能源产业技术综合开发机构（以下简称“NEDO”）委托，该机构是一家名为“下一代机器人核心技术开发/（创新机器人要素技术领域）自主人形机器人/开发与无人维护环境兼容的高可靠性人形机器人系统”的国家研究开发机构，是一个独立的行政机构。这项工作得到了日本振兴会科学研究资助金的支持Science，“基于环境模型获取的仿人机器人适应未知环境的全身运动规划方法的实现”（问题编号：JP17H07391）。
为了替代繁重的劳动，我们开发了原型人形机器人HRP-5P，它具有强健的身体和高智能，可以自行执行自主任务。
- 身高182厘米，体重101公斤，脖子2自由度，腰部3个自由度，每只手臂8个自由度，每条腿6个自由度，每只手2个自由度，总共37个自由度，是HRP系列中不包括手的最大自由度。与HRP-2 Kai相比，腰部增加了1个自由度，手臂基部增加了1个自由度，可以进行更接近人类的动作。这样就可以用双臂搬运大型物体，例如石膏板（1820 x 910 x 10 毫米，约 11 公斤）和控制面板（胶合板）（1800 x 900 x 12 毫米，约 13 公斤）。
- 由于机器人以比人类更少的自由度模拟人类运动，因此即使在多个关节集中的髋关节和下背部关节中也能确保最大的运动范围。例如，人类用于弯曲和伸展腿部的髋关节的活动范围为 140 度，而 HRP-5P 的活动范围为 202 度（图 1）；用于旋转上半身的髋关节的活动范围对于人类为 80 度，而 HRP-5P 为 300 度。这使得可以以多种姿势工作，包括深度弯曲和扭转上半身。
- 通过采用高输出电机，在驱动机构中引入冷却，并在某些关节中采用使用多个电机的关节驱动方法，关节扭矩和速度平均比HRP-2 Kai高约两倍。这使得能够执行重载工作，例如从平堆中提升石膏板（HRP-5P 的有效负载能力为 29 公斤，一只臂水平延伸，而 HRP-2 为 13 公斤，HRP-4 为 09 公斤）。
- 使用头部复合传感器连续（03 Hz）三维测量周围环境。通过积累测量结果和更新内存，即使在视野因作业物体而受到限制的情况下，现在也可以规划运输步态，并纠正脚滑的步态（图2）。
- 使用新构建的工作对象图像数据库卷积神经网络，即使在背景和光照条件较差的情况下，它也能够以超过90%的高精度检测2D图像中的10种目标区域（图3）。
- 机器人模拟器脉络膜在 24 小时软件之上构建机器人智能虚拟测试环境回归，可以维持约25万行的大型软件的质量，并构建高度可靠的机器人系统。
通过集成上述技术，我们发现HRP-5P可以在模拟住宅施工现场自主执行需要搬运和运输大型重物的石膏板墙施工。
具体来说，是以下一系列操作。
- ① 生成周围环境的 3D 地图并检测物体，然后接近工作台。
- ②当靠在工作台上时，移动一块平放的石膏板并将其提起。
- ③ 将石膏板运送到墙上，同时注意周围环境。
- ④ 拆下石膏板并将其靠在墙上。
- ⑤ 高精度 AR 标记识别并拿起该工具
- ⑥ 边缘以确保稳定性。
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| 图 4 使用 HRP-5P 的自主石膏板墙施工 |
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| （2018 年 10 月 16 日添加） |
通过产学合作，推广HRP-5P作为针对人形机器人实际应用的研发平台。我们将在该平台上推进机器人智能的研发，旨在自主替代建筑物、住宅、飞机、船舶等大型结构装配现场的各种任务。这将有助于弥补劳动力短缺，将人们从繁重的劳动中解放出来，让他们专注于更高附加值的任务。